異步電機(jī)起動(dòng)-發(fā)電系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)及電機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，由電力電子變換器控制的異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)起動(dòng)/發(fā)電雙功能已成為可能。采用異步電機(jī)起動(dòng)/發(fā)電雙功能系統(tǒng)作為飛機(jī)、汽車(chē)、坦克戰(zhàn)車(chē)、輪船等運(yùn)動(dòng)載體的電源系統(tǒng)正成為當(dāng)今國(guó)際上的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 在分析發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性的基礎(chǔ)上，比較了異步電機(jī)的幾種起動(dòng)方案。對(duì)異步電機(jī)起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)，為兼顧起動(dòng)和發(fā)電雙方的要求，提出了系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)技術(shù)。深入研究比較了三角形連接與星形連接的電機(jī)中直接轉(zhuǎn)矩控制的異同，比較了兩

2、種連接方法起動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)。研究了兩種有效可行的異步電機(jī)起動(dòng)電流限制方案。 深入研究了瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的異步發(fā)電系統(tǒng)的建壓過(guò)程，分析了建壓過(guò)程的影響因素。采用瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制策略的異步發(fā)電系統(tǒng)中，所發(fā)矢量對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制作用的不均勻?qū)е码娏鬟^(guò)沖的出現(xiàn)，提出在每個(gè)非零電壓矢量所發(fā)的周期中間平均插入一個(gè)短時(shí)間的零電壓矢量來(lái)限制電流過(guò)沖，使系統(tǒng)順利建壓運(yùn)行。提出了瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制策略下異步發(fā)電系統(tǒng)的電壓泵升控制方案，即借鑒BOOST變換器的工作原理，

3、利用宏觀上零電壓矢量作用時(shí)電機(jī)繞組電感積蓄能量，非零電壓矢量作用時(shí)，原動(dòng)機(jī)輸入能量和電機(jī)繞組電感積蓄的能量一起向外輸出的特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)零電壓矢量和非零電壓矢量的作用時(shí)間之比，實(shí)現(xiàn)直流母線輸出電壓的泵升。研究了功率開(kāi)關(guān)緩沖電路的原理與設(shè)計(jì)方法。對(duì)中功率異步發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了全面的性能測(cè)試。 提出充分利用系統(tǒng)中變換器可快速控制定子磁鏈轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)，改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，實(shí)現(xiàn)起動(dòng)到發(fā)電的平滑轉(zhuǎn)換，詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)換過(guò)程控制方案。建立了異步電機(jī)起動(dòng)

4、/發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)起動(dòng)/發(fā)電轉(zhuǎn)換進(jìn)行了全過(guò)程仿真，仿真獲得實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了異步電機(jī)起動(dòng)/發(fā)電雙功能。 對(duì)多年來(lái)國(guó)內(nèi)外三相變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中逆變器的故障診斷與容錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)與比較，指出了各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出今后的研究方向。 對(duì)采用直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動(dòng)系統(tǒng)與采用瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的異步發(fā)電系統(tǒng)的最常見(jiàn)故障進(jìn)行了故障工況分析，為進(jìn)一步進(jìn)行故障診斷打下基礎(chǔ)。 對(duì)采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的異步電動(dòng)系統(tǒng)，研究了兩種有效可行

5、的容錯(cuò)方案。方案一系統(tǒng)成為四開(kāi)關(guān)兩相運(yùn)行系統(tǒng)，方案二系統(tǒng)成為四開(kāi)關(guān)三相運(yùn)行系統(tǒng)，提出了兩種四開(kāi)關(guān)系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中磁鏈和轉(zhuǎn)矩的控制方案。 對(duì)采用瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的異步發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了容錯(cuò)研究，系統(tǒng)容錯(cuò)后成為四開(kāi)關(guān)三相異步發(fā)電系統(tǒng)，研究了四開(kāi)關(guān)三相異步發(fā)電系統(tǒng)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制策略的實(shí)現(xiàn)方法。為提高容錯(cuò)型四開(kāi)關(guān)三相異步發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，進(jìn)行了基于空間矢量調(diào)制的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制研究，提出了包含磁鏈與轉(zhuǎn)矩變化趨勢(shì)與大小信息的電壓參考矢量生成方法；針